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DESIGN DE REATORES, CONTROLE DE PROCESSOS E EDUCAÇÃO: UMA ABORDAGEM INTEGRADA NA CONSTRUÇÃO DE UMA MINI PLANTA PARA A PRODUÇÃO DE BIODIESEL

A escassez dos combustíveis fósseis vinculada à crescente demanda energética e a problemática ambiental, fez com que os biocombustíveis fossem implementados na matriz energética nacional. Entre os biocombustíveis hoje explorados, o biodiesel se destaca em função da sua característica renovável, biodegradável e com menor toxicidade. A rota tradicional para a produção de biodiesel ocorre via transesterificação alcalina em fase homogênea de triglicerídeos presentes em óleos vegetais. O desenvolvimento de tecnologias para otimizar o processo e assim obter uma produção seletiva de biodiesel utilizando diferentes tipos de matéria-prima é importante para tornar o processo viável economicamente. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo projetar, construir e avaliar a eficiência de uma mini planta para a produção de biodiesel em batelada, buscando aplicar e integrar os conhecimentos adquiridos nas disciplinas do curso de Engenharia Química. Os materiais utilizados para a estrutura física da planta foram conexões e tubos em aço inox 304 e 316. Para o controle das variáveis de operação foi utilizado microcontrolador Arduino nano, sensores de vazão, infravermelho e temperatura. A eficiência da mini planta foi avaliada a partir do estudo da conversão de óleo de soja comercial e óleo de soja utilizado em frituras, tendo como catalisador NaOH e etanol anidro como agente esterificante. Para análise da conversão de biodiesel foram utilizadas as técnicas de cromatografia em camada delgada, espectroscopia infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados das análises demostraram que houve a conversão de triglicerídeos em biodiesel e com rendimento de 89% e 84% (m/m) na conversão do óleo de soja comercial e óleo de soja usado em frituras. Além disso, a mini planta permitirá ser utilizada como ferramenta didática nas disciplinas de termodinâmica, reatores químicos, controle de processos e fenômenos de transporte.
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DESIGN DE REATORES, CONTROLE DE PROCESSOS E EDUCAÇÃO: UMA ABORDAGEM INTEGRADA NA CONSTRUÇÃO DE UMA MINI PLANTA PARA A PRODUÇÃO DE BIODIESEL

  • DOI: 10.22533/at.ed.9412316108

  • Palavras-chave: Desenvolvimento de processos, Biodiesel, Ensino de Engenharia Química, Conversão, Triglicerídeos

  • Keywords: Process development, Biodiesel, Chemical Engineering Education, Conversion, Triglycerides

  • Abstract: The scarcity of fossil fuels linked to the increasing energy demand and environmental issues resulted in the implementation of biofuels in the national energy matrix. Among the biofuels currently explored, biodiesel stands out due to its renewable, biodegradable, and lower toxicity characteristics. The traditional route for biodiesel production occurs through alkali-catalyzed transesterification in a homogeneous phase of triglycerides found in vegetable oils. Developing technologies to optimize the process and achieve selective biodiesel production using different types of raw materials is crucial to making the process economically viable. Thus, the present work aims to design, build, and evaluate the efficiency of a batch mini plant for biodiesel production, seeking to apply and integrate the knowledge acquired in the Chemical Engineering course disciplines. The materials used for the physical structure of the plant included stainless steel 304 and 316 connections and tubes. For the control of operation variables, an Arduino Nano microcontroller, flow sensors, infrared sensors, and temperature sensors were used. The efficiency of the mini plant was assessed through the study of the conversion of commercial soybean oil and used soybean oil, using NaOH as the catalyst and anhydrous ethanol as the esterifying agent. Thin-layer chromatography and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) techniques were employed to analyze biodiesel conversion. The analysis results demonstrated the conversion of triglycerides into biodiesel with yields of 89% and 84% (w/w) for the conversion of commercial soybean oil and used frying soybean oil, respectively. In addition, the mini plant will be used as a teaching tool in the subjects of thermodynamics, chemical reactors, process control and transport phenomena.

  • Maurino Magno de Jesus Junior
  • Ana Beatriz Neves Brito
  • Carlos Minoru Nascimento Yoshioka
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